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显微拉曼光谱仪通常包括激光、透镜、光纤、分光镜、探测器等组件。在实验中，激光经过一个透镜聚焦到样品上，样品反射出的散射光与激光一起经过透镜再次聚焦到光纤上，并通过分光镜传入探测器进行光谱分析。
拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为分子异构体判断的依据。在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此拉曼光谱可提供有关配位化合物的组成、结构和稳定性等信息。另外，许多无机化合物具有多种晶型结构，它们具有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和鉴别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构。 在催化化学中，拉曼光谱能够提供催化剂本身以及表面上物种的结构信息，还可以对催化剂制备过程进行实时研究。同时，激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面的结构和性能的重要方法，能够在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域。
应用方面，显微拉曼光谱仪被广泛用于生物学、化学、材料科学和环境等领域，如表面增强拉曼光谱(SERS)技术可以提高检测灵敏度，有助于药物分析和生物医学研究；拉曼成像技术可应用于纳米材料、半导体器件和液晶显示屏等的研究；显微拉曼光谱仪还可以用于地球科学领域，例如矿物鉴定、岩石分析和油气勘探等。
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